[发明专利]场发射阴极及场发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射阴极及场发射装置，特别涉及一种基于碳纳米管的场发射阴极及场发射装置。

背景技术

场电子发射因为具有响应速度快、电流密度大、功耗小、单色性好、便于集成等优点一直以来都是科学和工业界关注的一个重点。

碳纳米管是一种新型碳材料，具有优异的导电性能，且具有几乎接近理论极限的尖端表面积，所以碳纳米管具有很低的场发射电压，可传输很大的电流密度，并且电流稳定，因此非常适合做场发射材料。

目前，利用丝网印刷、喷墨打印等方式制作的碳纳米管场发射阴极，通常将碳纳米管浆料或墨水直接印刷或打印在阴极电极表面。然而，当该场发射阴极处在一些恶劣真空条件下，或着工作空间出现高压打火的时候，场发射阴极表面的碳纳米管的发射尖端很容易被摧毁，场发射性能遭到极大破坏，这就造成碳纳米管阴极发射体不稳定，寿命也较短。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种耐环境冲击、发射稳定、长寿命的场发射阴极以及采用该场发射阴极的场发射装置。

一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板导电且具有多个开孔，该微通道板具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，每个所述开孔贯穿所述第一表面和第二表面；以及阴极发射体；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁与所述微通道板电连接，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。

一种场发射阴极，包括：第一微通道板，该第一微通道板导电且具有多个第一开孔，且该第一微通道板具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，每个所述开孔贯穿所述第一表面和第二表面；第二微通道板，该第二微通道板与该第一微通道板层叠设置且具有多个与所述多个第一开孔一一对应的第二开孔，所述第二开孔内壁设置一二次电子发射层；以及阴极发射体；其特征在于，每个所述第一开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述第一开孔内壁与所述微通道板电连接，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。

一种场发射装置，其包括：一阳极基板，一阴极基板，一阳极结构及一场发射阴极，其特征在于，所述场发射阴极为以上所述的场发射阴极。

与现有技术相比，本发明提供的场发射阴极具有以下优点：一、微通道板为导电材料时，可直接作为阴极电极，无需额外的阴极电极层；二、通过微通道板可实现阴极发射体的均匀分布；三、通过碳纳米管浆料的固化使得部分碳纳米管牢固固定于开孔内壁；四，场发射阴极能够处于微通道板第二表面的保护之下，从而避免离子轰击等事件导致的破坏。因此，该场发射阴极具有发射稳定和寿命长的特点。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的场发射阴极的结构立体图。

图2为本发明第一实施例提供的场发射阴极的结构剖面示意图。

图3为本发明第二实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图4为本发明第三实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图5为本发明第四实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图6为本发明第五实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图7为本发明第六实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图8为本发明第七实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图9为本发明第八实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图10为本发明第九实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图11为本发明第十实施例提供的场发射阴极的结构示意图。

图12为本发明提供的场发射阴极的制备方法示意图。

图13为碳纳米管浆料填充微通道板采用的浸润法示意图。

图14为碳纳米管浆料填充微通道板采用的压力注入法示意图。

图15为本发明填充有碳纳米管浆料的微通道板经烘烤后的照片。

图16为本发明填充有碳纳米管浆料的微通道板经烘烤后的局部放大照片。

图17为本发明提供的场发射装置的结构示意图。

图18为本发明提供的场发射装置测试时的阳极光斑。

图19为本发明提供的场发射装置的场发射阴极的IV特性图。

图20为本发明提供的场发射装置的发射阴极的FN曲线图。

图21为本发明提供的场发射装置在不同真空度下的阳极光斑图。

主要元件符号说明